Transistor-transistor logic

Z Wikipedii, wolnej encyklopedii
Skocz do: nawigacja, szukaj
Układ scalony SN7400N Texas Instruments klasy TTL

Transistor-transistor logic (TTL) – klasa cyfrowych układów scalonych zapoczątkowana przez Jamesa L. Buie'a z TRW Inc. w 1961 r. Pierwsze układy TTL trafiły do sprzedaży w 1963 r. za sprawą firmy Sylvania i używane były m.in. w systemach sterowania pociskami Phoenix. Natomiast największą popularność wśród projektantów urządzeń elektronicznych TTL zdobył Texas Instruments wraz ze swoją rodziną układów 7400 wprowadzoną w 1964 r. TTL była pierwszą techniką masowej produkcji cyfrowych układów scalonych i jest ona wykorzystywana do dnia dzisiejszego.

Układy typu transistor-transistor logic zbudowane są z tranzystorów bipolarnych i zasilane napięciem stałym 5 V. Działają one w logice dodatniej, czyli sygnał niski (logiczne „0”) jest zdefiniowany jako napięcie w zakresie 0 V do 0,8 V w odniesieniu do masy, a wysoki (logiczna „1”) – 2,4 V do 5 V.

W technice TTL buduje się – oprócz standardowych układów logicznych – także układy z tzw. otwartym kolektorem na wyjściu (OC). Dzięki temu można realizować tzw. „sumę na drucie” (ang. wired OR), obecnie już rzadko stosowany sposób, kiedyś służył do podłączania urządzeń do magistrali albo do podłączania odbiorników większej mocy (np. diod świecących, a nawet żarówek) bezpośrednio do wyjścia bramki.

Wyróżnia się kilka odmian technologicznych układów TTL oznaczonych odpowiednio literami:

  • L (ang. Low power) – wersja o małym poborze mocy (10 razy mniejszym niż typowy TTL), ale wolniejsza od standardowej (10 MHz); nigdy nie zyskała popularności, gdyż została niemal natychmiast zastąpiona układami CMOS serii 4000.
  • H (ang. High speed) – wersja o większej prędkości od standardowej (58 MHz), ale również o większym poborze mocy. Większą szybkość uzyskano przez zastosowanie 2 razy mniejszych rezystorów, co powodowało przyspieszenie przełączania tranzystorów.
  • S (ang. Schottky) – odmiana szybka (125 MHz), której tranzystory zawierają dodatkową diodę Schottky'ego włączoną równolegle do złącza kolektor-baza i zabezpieczającą tranzystor przed nasyceniem, co powoduje dużo szybsze przechodzenie tranzystora ze stanu przewodzenia do zatkania.
  • AS (ang. Advanced Schottky) – ulepszona seria S, charakteryzuje się jeszcze większą szybkością działania.
  • LS (ang. Low power Schottky) – wersja S o znacznie niższym poborze prądu, zbliżonym do standardowej bramki; główna seria układów TTL używana w większości zastosowań.
  • ALS (ang. Advanced Low power Schottky) – unowocześniona seria LS z mniejszym poborem mocy.
  • F (ang. Fast) – nowoczesna, najszybsza seria TTL (125 MHz).

Układy te można łączyć ze specjalnie produkowanymi układami w technologii CMOS, które są zgodne końcówkowo z TTL o takich samych oznaczeniach i wyróżnione literami C, AC, HCT, HC itp., np. 74HC00. Ponadto układy CMOS w wersji HCT mają takie same poziomy stanów logicznych jak TTL, przez co w łatwy sposób można łączyć je ze sobą.

Charakterystyczne dla układów TTL jest to, iż mają wyższy pobór prądu, niż układy wykonane w technologii CMOS, ponieważ pobierają energię przez cały czas ich zasilania, natomiast układy CMOS jedynie w momencie przełączania ich elementów. Nie bez znaczenia jest również niższe napięcie zasilania używane w technologii CMOS. Początkowo układy TTL były szybsze w działaniu, jednak wraz z rozwojem techniki układy CMOS osiągnęły bardzo duże prędkości działania, co jednak ujawniło pewną ich niedogodność polegającą na bardzo szybkim wzroście temperatury i pobieranej energii przy wysokich taktowaniach układu.

Schemat standardowej bramki[edytuj | edytuj kod]

Schemat bramki NAND w standardzie TTL

Schemat typowej bramki NAND w technologii TTL przedstawia rysunek obok. Wartości poszczególnych rezystorów (w kΩ) podaje tabela:

Seria R1 R2 R3 R4
Standard 4 1,6 0,13 1
L 40 20 0 12

Zobacz też[edytuj | edytuj kod]

Bibliografia[edytuj | edytuj kod]

  • Jan Pieńkos, Janusz Turczyński, Układy scalone TTL w systemach cyfrowych, Warszawa 1980.
  • Dieter Nuhrmann (z j. niem. dr inż. Jan Fabianowski, dr inż. Mieczysław Nowak) Elektronika łatwiejsza niż przypuszczasz Technika cyfrowa, WKŁ Warszawa 1986. ISBN 83-206-0535-0